AR技術在教學演示中運用的現狀與發展趨勢

摘 要：目前教學演示過于單一，大多用多媒體課件演示呈現，學生處于被動接收的狀態，存在忽視課堂生成性、缺少學生參與、缺乏交互性等問題，本文綜述了國內外增強現實技術在教學演示中運用的現狀，論述了其在教學演示中的發展趨勢，隨著教育信息技術的不斷發展，增強現實技術將得到普及，并推動教育領域的創新與變革。

關鍵詞：AR技術 教學演示 現狀 發展趨勢

引言

演示是教師通過展示各種實物、教學工具、進行演示實驗或通過現代教學手段使學生獲得知識的一種教學方法。 隨著現代科技技術的不斷發展，傳統的教學演示工具與手段已經不能滿足教學的需求，需要與時俱進不斷改進教學演示形式。將增強現實技術運用在教學中增加教學演示的趣味性、交互性與實用性，從而改變現有的傳統教學演示形式。[1]

一、教學演示存在的問題

教學演示的主要分為實物演示與虛擬演示，如實驗演示、直觀實物和現象演示、過程演示等，主要教學作用是激發學生學習興趣、思維發散、助于突破教學重難點講解、提高教學效果、增加知識容量。但是，目前的教學演示還存在很多問題，主要有這幾個方面：一是演示的可操控性不強。教師演示過快或者實物角度偏移過小等客觀因素都會影響教學效果，學生需要從不同視角，反復或者暫停分段觀看演示，及時發現問題進行反饋；二是學生課堂參與度不高。在以往的教學演示中，不能反復觀察與演示，師生互動性會比較少，學生處在被動的觀察與接收中，以及缺少獨自探索研究與問題發現；三是演示單一課本知識體現不夠；以往演示多用多媒體或者實物展現，單一的圖片、聲音、文字等順序播放并不能應對突發狀況，而且也容易產生視覺疲勞，隨著時間的推移，它不能激勵學生的學習。 同時以往教師也太過依賴多媒體展示，往往華而不實，并不符合課本知識內容。[2]

二、AR技術在教學演示中運用現狀

AR技術，又稱增強現實技術，是通過計算機系統提供的信息，將虛擬信息應用于現實世界，使計算機生成虛擬對象，提高用戶對真實世界的感知的技術，場景或系統提示疊加在真實場景上，以增強現實。

在國外，奧地利維也納大學 Kaufmann H教授.設計了一個增強現實的數學教學系統，它可以通過眼睛看到真實空間中的三維數學模型；2011年11月，FutuReabb的首席科學家Richard Sandford在第八屆北京科學傳播創新與發展論壇上發表了一篇演講，主題是“走出教室，回到現實世界：用手機和增強現實技術教科學課程”，討論了增強現實技術在移動學習中的可用性和可行性。

AR技術在國內處于起步階段，在工業、旅游、文物修復、展覽和影視娛樂等方面的研究一直很活躍，而涉及到教育教學演示的研究為數不多。 2016年，微視酷推出了一款虛擬現實課堂教學系統， 由陜西省榆林市高新小學舉辦“神奇星球是哪里”的虛擬現實演示課，把學生帶入了虛擬世界，身臨其境的感受宇宙空間，掌握授課內容。關于理論方面的研究，如陳向東，張茜（2012），《基于增強現實的教學演示》與周大榮《基于增強現實的體驗式教學演示軟件的設計與實現》，論文中初步探討了AR技術在教學演示中的形式與方法，并以進行案例分析與研究。[3]

三、AR技術在教學演示中發展趨勢與前景

1.具有交互性特色的教學演示形式

AR技術在三維尺度空間中增添定位虛擬物體，通過借助特殊設備進行交互操作，給教師與學生提供一種靈活的交互性、真實的沉浸感與空間感的教學演示形式；這種演示不單只有教師操作進行，還可以實現師生互動演示、學生自主演示、學生合作演示等不同演示形式，達到了現代新課程理念中以學生為主體的接受能力、學習習慣及其認知規律的目標培養；同時其掌握容易又方便的操作演示，使學生在整個學習過程中能輕松的交流與協作，提高了學生課堂的參與度。這樣靈活的交互性教學演示形式，它也將在今后的課堂教學中得到廣泛的推廣和應用。

2.三維立體結構展示的教學演示形式

AR技術中的聲音技術、三維影像、動漫制作等效果特點，能虛擬出許多現實世界中難以表現的實物與環境，由計算機生成的虛擬信息疊加到真實的透視場景中，互相增強或互為補充；使信息擬真與多樣化，沉浸與體驗，具有良好的表現力、真實的沉浸感與空間感的教學演示場景；實現了一些課程中的物體結構、建筑場景結構與人體內部結構等知識難點的演示，如：2018年中央美院研發出了一套《藝用人體動態研究》虛擬教程，是為學生提供三維虛擬透視環境，通過與虛擬場景的交互來獲取知識，解決教學演示中的諸多問題，極大地提高了趣味性和實用性的教學演示，激發了學生的興趣和興趣，提高學生的學習效率。

3.信息量豐富的教學演示形式

在以往的教學中，教科書與多媒體展示的知識量都太過于局限，不能體現出現代新課程理念里注重教學內容的延展性特點，而通過加入AR技術可以不僅可以補充戶外場景演示，還能在課后進行移動教學演示，實現了知識點的擴充而且更加豐富；如：講解地理知識點時，AR技術系統利用攝像頭捕捉到區域國家，學生將了解到當地的地貌、面積、人口、氣候等豐富知識；還有將AR演示程序安裝在電腦或者手機里，通過攝像頭捕捉真實場景，實現信息疊加，實現移動式教學，如參觀文物古跡、博物館、藝術館等；2016年9月5日，鳳凰衛視就充分發揮其在文化數字科技產業中的領先優勢，借助AR技術、交互式沉浸技術等科技手段，將把故宮的國寶收藏作為一種可以體驗和傳播的藝術形式來發展。[4]

結語

增強現實技術在教學示范中的應用是教育技術發展的一次質的飛躍，為自主學習創造了一個環境，由傳統的被動接收知識教學演示方式轉變成情景化交互性教學演示新形式，符合新的教學教育理念。

參考文獻

[1]胡慶芳：優化課堂教學：方法與實踐[M]中國人民大學出版社，2014；

[2]陳向東，張茜：基于增強現實的教學演示[J]，中國電化教育，2012.9；

[3]周大镕：基于增強現實的體驗式教學演示軟件的設計與實現[D]，2014.4；

[4]于翠波，李青，劉勇：增強現實（AR）技術的教育研究現狀及發展趨勢[J]學術觀點，2017.4.

作者簡介

姚英，（1985.11.1—），女，土家族，中國湖南，湖南信息學院藝術學院藝術設計講師，湖南師范大學美術學院美術學碩士研究生.